美國北卡羅來納州立大學(xué)（NCSU）Jay Narayan教授率領(lǐng)其團隊研發(fā)出一種六方氮化硼（h-BN）轉(zhuǎn)化立方氮化硼（CBN）的新型制備方法，轉(zhuǎn)化速度和制備成本比傳統(tǒng)工藝更快、更加低廉，有望用于高功率電子器件、晶體管和固態(tài)元件等的應(yīng)用。
       氮化硼有四種基本形式，其中h-BN和CBN是電子設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的兩種，其結(jié)構(gòu)和屬性與金剛石和石墨極其類似。在集成電路應(yīng)用方面，CBN的熱導(dǎo)性能非常好；其高頻功率性能可以和硅相媲美。
       NCSU團隊的這種新型制備方法既可以生產(chǎn)傳統(tǒng)立方氮化硼，又可以制備出一種稱之為Q-氮化硼（Q-BN）的新型物質(zhì)，’Q’代表這種材料的“淬火”相，將其加熱到一定溫度然后迅速冷卻。早在2015年的應(yīng)用物理期刊上，該團隊就發(fā)表了關(guān)于Q-碳也即碳的一種新型相的研究；此次Q-BN的研發(fā)就建立在該基礎(chǔ)上。
       Narayan教授說：“這是繼Q-碳研發(fā)和Q-碳轉(zhuǎn)化金剛石之后的又一技術(shù)成果。借助動力控制和時間控制，我們成功繞開氮化硼熱動力技術(shù)瓶頸，研發(fā)出了氮化硼的新型相”。

       該研究發(fā)表在APL材料期刊，Narayan及其團隊利用厚度為500-10000納米的熱力穩(wěn)定性較好的h-BN層，來制備Q-BN和CBN。將h-BN層放置在襯底上，利用高功率激光脈沖對其進(jìn)行加熱至2530℃，襯底吸收了熱量從而完成對h-BN層的“淬火”。整個實驗過程在室溫下操作進(jìn)行，為時僅五分之一微秒（五百萬分之一秒）。
       實驗的關(guān)鍵在于h-BN層下面的襯底制備，該襯底影響著h-BN層的冷卻速度。通過對冷卻工藝的控制可以決定生成物是傳統(tǒng)CBN還是新型Q-BN。
       h-BN轉(zhuǎn)化CBN的新型方法的最大優(yōu)勢在于成本低廉，室溫壓力操作，要求溫度相對較低；而傳統(tǒng)工藝需要將溫度提高至3225℃，壓力高達(dá)95000個大氣壓。
       低廉快速的制備工藝使得CBN在電子設(shè)備的應(yīng)用研究上更加便捷，其優(yōu)勢或?qū)⒋笥诮饎偸?。例如，CBN的帶隙比金剛石高，在高功率元件應(yīng)用方面更具優(yōu)勢。
       Narayan補充道：現(xiàn)在，我們可以利用CBN制備大面積的單晶薄膜，還可以對其進(jìn)行n型和p型摻雜物鍍附，用于高功率晶體管和轉(zhuǎn)換開關(guān)的研發(fā)制備。這些技術(shù)可以替代體積笨重的變壓器，為超級電力高速公路構(gòu)建下一代電網(wǎng)。